La producción de biometano ha adquirido un papel destacado en la transición ecológica, ofreciendo una solución a la descarbonización de los sectores de difícil electrificación, y por poner en valor la eficiencia energética y la economía circular.
La tecnología para la producción de este gas renovable se encuentra madura, algo que le proporciona una ventaja competitiva frente a otras tecnologías.
No obstante, para que el desarrollo del mercado del biometano tenga éxito es necesario mejorar y dotar de nuevas tecnologías que permitan mejorar la eficiencia, rentabilidad y sostenibilidad de la producción.
Mejorando el upgrading
Una de estas mejoras tecnológicas se enfrenta al reto de incrementar la producción de biometano in situ, optimizando el upgrading. Esto permite obtener el gas renovable de forma más sencilla y económica, facilitando su uso e inyección en la red gasista.
En este tipo de mejora se centra el proyecto Upbiomet+, desarrollado por AINIA y que tienen como objetivo establecer una nueva tecnología de digestión anaerobia para la producción de una mayor cantidad de biometano, mediante la transformación de CO2 en CH4 extra.
La investigación se centra en integrar la electrometanogénesis y la ruta metabólica “Diet electron transfer” (DIET) al proceso de digestión anaerobia convencional para facilitar la obtención directa de biogás enriquecido con biometano.
La producción de biometano también se ve incrementada por la transformación adicional del CO2 a CH4, lo que supone un mayor rendimiento en la producción del gas renovable, mayores beneficios y un menor coste en el upgrading.
Mejorando la viabilidad de las plantas de biometano
Además de optimizar la producción del gas renovable, las plantas de biometano deben ser sostenibles y rentables, con especial atención al tratamiento de residuos orgánicos de alto impacto ambiental (purines, sandach, etc.).
Una mejora tecnológica que se centra en este objetivo es la aplicación de los gemelos digitales.
Esta tecnología, que implica la representación digital de un objeto, un proceso o servicio físico con la que hacer simulaciones antes de implementar cambios en los sistemas reales, está siendo aplicada en el proyecto DIGITALWIN4BIOGAS.
Un proyecto pionero liderado por el Clúster Aragonés de Alimentación y que cuenta con la colaboración de Genia Bioenergy, AEI-Gasnam, la empresa tecnológica Soluciones Cuatroochenta y la Ganadera Unida Comarcal (GUCO) del Grupo Arcoiris.
DIGITALWIN4BIOGAS llevará a cabo el diseño y desarrollo de un gemelo digital, mediante la tecnología machine learning, para la optimización del tratamiento de los purines y otros residuos orgánicos, mejorando así la rentabilidad y sostenibilidad de la instalación.
Con este proyecto se espera lograr mejorar la producción de biometano por tonelada de residuo, al tiempo que minimizar los costes relativos a la gestión de los residuos e incrementar el potencial de descarbonización del gas renovable generado.
Mejorando la calidad del digestato
Los digestatos son un subproducto obtenido tras la digestión anaerobia de los residuos orgánicos, en el proceso de producción del biometano.
Un subproducto que se convierte en un nuevo recurso que aprovechar (fertilizantes o enmiendas orgánicas), confiriendo al conjunto del proceso el carácter de circularidad.
Ahora bien, para que este recurso pueda ser aprovechado como fertilizante o enmiendas orgánicas debe cumplir con unos estrictos requisitos normativos que garanticen su calidad y seguridad ambiental.
Para hacer posible el cumplimento de dichos requisitos, los digestatos deben someterse a un adecuado tratamiento, como la pasteurización.
Esta implica someter al digestato a un sistema de calentamiento dentro de un tanque, con el fin de eliminar posibles patógenos, semillas de malezas o enfermedades que puedan afectar a los cultivos.
A fin de mejorar el aprovechamiento de los digestatos, así como la eficiencia y rentabilidad del proceso de pasteurización, se están llevado a cabo mejoras tecnológicas que permitan la incorporación de los sistemas de pasteurización en la propia planta de biometano.
Este es el caso del proyecto BIOGÁS PASTEUR, desarrollado por Genia Bioenergy e Inderen, para investigar y realizar una prueba experimental de un sistema de pasteurización modular, incorporado en las plantas de biogás, de forma que aproveche el calor generado en la instalación para su reutilización en el proceso de pasteurización.
Con este sistema se estaría ganando en eficiencia energética y se reduciría el consumo de energía por debajo de la demanda actual, haciendo más rentable todo el proceso.
Mejorando la recuperación de nutrientes
Además de la pasteurización, los digestatos pueden someterse a otros procesos que permitan la recuperación de nutrientes o compuestos de valor añadido, así como garantizar las concentraciones admitidas para su uso como fertilizantes orgánicos.
La tecnología del stripping tiene esta función. En concreto, permite la recuperación del nitrógeno contenido en la fracción líquida del digestato, mediante la extracción de amonio y el lavado con ácido nítrico, formando el nitrato de amonio (NH4NO3). El nitrógeno recuperado puede alcanzar un porcentaje del 50-95%.
El proceso requiere la incorporación de óxido de calcio para el control del pH, permitiendo la formación de fosfato de calcio. Este otro compuesto también puede ser recuperado mediante precipitación y sedimentación, y ser luego aprovechado, por ejemplo, añadiéndolo a la fracción sólida del digestato para mejorar la calidad del compost.
Además de la recuperación y el control de los porcentajes de N y P en los digestatos, el stripping también permite la recuperación de agua de los efluentes para su reutilización.
Aprovechar el digestato en todo su potencial supone cerrar el ciclo de los nutrientes y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, aportando al mismo tiempo una mayor eficiencia y rentabilidad a la planta de biogás o biometano.
En vista del relevante papel que ha adquirido la producción de biometano en el ámbito energético y de la economía circular, toda mejora tecnológica que permita optimizar los procesos y aumentar la eficiencia y rentabilidad económica de las instalaciones serán bienvenidos.
Si quieres conocer el potencial para la producción de biometano a partir de los residuos orgánicos generados en tu industria, puedes hacer uso de la siguiente herramienta que ponemos a tu disposición:
